（船舶与海洋结构物设计制造专业论文）海上浅吃水滚装转运系统研究.pdf

摘要 伴随着海洋经济的快速发展和维护海洋权益的迫切需要，海上物资的快速转 运在未来有着巨大的意义，但目前我国海上运力资源的实际情况是：用于海上输 送的民用船舶绝大部分吃水深度较大，难以抵达近岸水域，需要在离岸一定距离 的海域实施海上卸载，而一些专门用于抵岸卸载的船只和设备数量和运输能力也 有限，难以保证海上物资后勤运输，本文所研究的海上滚装转运平台系统即是用 于各类船舶近岸水域卸载的装备。该转运系统在船型、总体性能和系统作业原理 等很多方面具有特殊性，在国内外的相近领域内，对这类设备的研究是非常少见 的。 针对以上特殊问题，本文做了如下分析研究：1 本系统作业功能的特殊性决 定了滚装船型的特殊性，本文对其基本船型和基本型线进行了研究；2 本文对作 业系统各个作业环节的任务和原理进行了分析论证，给出了基本可行的作业形式 和设备。3 由于船型存在一定的特殊性，其阻力计算中存在一定的困难，本文采 用两种不同的阻力计算方法对其进行计算并互相验证，得到了比较理想的结果： 4 为了满足本系统对动力和操纵的特殊要求，本文进行了推进方案的配置进行了 优化论证： 关键词：驳运滚装浅吃水转运系统 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fo c e a ne c o n o m i ca n dt h ei n c r e a s i n gi m p o r t a n c eo f d e f e n do c e a nr i g h t sa n di n t e r e s t s ，t h et r a n s p o r to fm a t e r i a lo nt h es e ah a sg r e a t s i g n i f i c a n c ei nt h ef u t u r e b u tt h ef a c to fo u rc o u n t r yc i v i ls e ab o r n er e s o u r c et h e s e d a y si st h a tt h eg r e a tm a s so fc i v i ls h i p sf o rt r a n s p o r t a t i o no nt h es e aa r ed e e p - d r a f ts o a st ob ed i f f i c u l to fa r r i v i n ga ti n s h o r ew a t e ra r e a ，t h e yh a v et ob es t a ya tt h ed e e p w a t e ro f f s h o r et ou n l o a d i n ga n dt h en u m b e ra n dc a p a b i l i t yo fp a r t i c u l a rs h i p sb u i l t f o rt r a n s p o r t i n gm a t e r i a la n de q u i p m e n t st os e a s h o r ei st o ol i m i t e d t h e r ea r es o m es p e c i a lp r o b l e m sf o rt h i ss h a l l o wd r a f ts h i pi nm a n yw a y s ，s u c h a st h eb a s i cs h i pf o r m , t h eo v e r a l lp e r f o r m a n c ea n dt h ew o r kp r i n c i p l eo f t h es y s t e m f o c u s i n go nt h o s ep r o b l e m s ，t h i sp a p e rd o e ss e v e r a lr e s e a r c h e s ，w h i c ha r ea sf o l l o w s ： 1 t h ep a r t i c u l a r i t yo ft y p eo ft r a n s p o r ts y s t e md e c s i d et h ep a r t i c u l a r i t yo ft h es h i p t h eb a s i cs h i pt y p ea n dh u l lf o r mw c w er e a s e a c h e di nt h i sp a p e r 2 t h ea n a l y s i so f r e a l i z a t i o no fs u b s y s t e m 7 sf u n c t i o n sw e r e d o n ei n t h i sp a p e r , a n dt h es u i t a b l e e q u i p m e n t sa n dw o r kp r i n c i p l e sw e r ef o u n d3 s i n c et h e r ee x i s ts o m ep a r t i c u l a r i t y , t h e c a l c u l a t i n go fr e s i s t a n c eo ft h et r a n s p o r ts h i pa l s oh a v es o m ed i f f i c u l t s t w od i f f e r e n t m e a l i sw e r ea d o p t e di nt h ep a p e r , a n dt h es a t i s f i e dr e s u l ti s 茸v e nt o o4 t om e e tt h e s p e c i a l n e e do fc o n t r o l l a b i l i t ya n dd y n a m i cp e r f o r m a n c e ，t h ed e m o n s t r a t i o na n d o p t i m i z a t i o no f t h et h r u s ts y s t e mw a sd o n ei nt h ep a p e r k e yw o r d s ： b a r g e ； s h a l l o wd r a f t ；r o l l o i lr o 一o f f , t r a n s p o r ts y s t e m 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得墨鲞蠢堂或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谓十意。 学位论文作者签名 移签字日期：歹p 罗 年月如日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解苤盗盘堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权盘盗盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：袭至潮与移 导师签名 鼽 签字日期似f 年，月口日 签字日期：痧卯一年月肋日 天津大学硕士学位论文第一章前言 1 1 本课题的研究目的 第一章前言 据外刊分析，在运输能力上，中国海军拥有次运送2 万人和数百辆坦克装 甲车辆上岸的能力。这种兵力投送能力，对于登陆来说，在一个方向上作为第一 波攻击部队足够了；但若从两个方向登陆时，则显得不足，尤其是在火力方面。 由于运送主战坦克比较困难，所以第一波上陆部队主要靠步兵携载的反坦克武 器、防空武器以及水陆两栖装甲车辆来对抗反登陆方的主战坦克和航空火力突 击。所以，第一波登陆部队的反坦克能力和防空能力强若对于巩固滩头阵地是至 关重要的。要达到这种能力，首先，单兵火力要加强，尤其是反坦克武器和防空 武器的数量要加大：丽且登陆舰还要做到“均衡装载”，即将登陆部队、坦克、 车辆、火炮、各种物资等均衡的装在一艘舰上( 这样既能保证原建制单位上陆作 战，又能避免在航渡中因为一艘舰艇失事而影响整个战役全局) 。但从我国登陆 舰的情况看，我国登陆舰的运载能力除0 7 2 和0 7 2 i i i 较大外，其他中型登陆舰运 载能力还是偏小，若要做到这点，就不能不动用大量的民用船只来加强后勤运输 ( 外军亦如此) 。 而民用船只一般吃水要受到岸滩水深的限制，只能在具有一定码头条件的情 况下进行靠岸装卸，而在战时并不能保证具有这样的条件，这些船只又不能实施 抵滩登陆卸载，这就这使得作为登陆作战后勤保障体系中的转运平台的海上滚装 转运船的建造需求日益明显。 根据海上运输任务的需求和国内外相关技术发展趋势，本课题旨在研制用于 卸载渔船、中小型运输船、集装箱船等船舶的新型海岸卸载装备，以解决在水深 较小的海岸对船舶实簏卸载的问题，以提供更加高效的海上保障设备，为军交运 输提供有力的保障。 本课题主要根据系统作业功能和航行性能的要求，研究分析工作船的船型以 及快速性能，可能采用的系统作业原理、作业船型、作业设备、推进方式( 如常 规桨、舵桨装置等) 等，确定主尺度并进行总布置规划，提出初步方案，为进一 步开展关键技术研究提供基础。 天津大学硕士学位论文第一章前言 1 2 系统的需求及使命任务分析”3 2 3 3 胜帕1 埘雎”。9 3 删 海岸卸载系统是一个由多种装备组成的大型海上作业系统，是一个包括多个 子系统的有机整体，为提高系统效率、保证战时高效运行，应力求系统完整、协 调、统一。首先，各子系统的主要功能应覆盖海岸卸载的全部任务范围，满足各 类船舶、各种货物的卸载要求；第二，应保持各作业环节的能力相互匹配、协调， 避免形成影响系统整体能力的薄弱环节；第三，应保证各种载荷转运界面的统一 性、兼容性，以便于载荷倒载，提高转运效率。 战时，现有码头港口是重点防御和破坏的目标，夺取这些港口不仅代价高昂， 即使夺占也难以在短时间内迅速恢复使用，海上军交运输保障不可避免地要在无 固定港口设施的自然海岸实施大规模装备、物资卸载。 大规模陆海空联合登陆作战从海上向陆上的后勤补给工作，一般都是在取得 绝对或者部分地区制空、制海权、并且没有强敌对抗的情况下进行。以诺曼底登 陆为例，盟军2 8 0 万人，4 0 0 0 多艘登陆舰艇，1 0 0 0 多艘商船除了第一天是在“枪 林弹雨”下登陆、遇到激烈抵抗外，以后的运输状态基本上都是在仅有零星抵抗 下登陆。因此，登陆作战，相比敌火力对抗，遇到最大的困难除了天气等不可抗 拒因素外，就是运输能力不足、效率不高等自身问题。英国在马岛海战中，在距 离本土2 万多海里的马岛登陆取得胜利可以认为是后勤运输的胜利。后勤运输是 登陆部队的生命线，事关战役的胜败。 军交运输保障担负着后勤补给物资和后续梯队的海上输送任务。目前，我军 海上输送力量极为有限，作战物资、装备和人员的海上输送将主要依靠动员征用 民用运输船舶来完成。根据我国民用海上运力资源的实际情况，适合渡海输送的 船舶主要有集装箱船、多用途船、杂货船、散货船、滚装船、客渡船和海洋机动 渔船等。 本课题研究的是浅吃水滚装转运船，它是在近岸水域完成船舶卸载的海上卸 载装备，因为要求吃水很浅，船宽吃水比很大，所以形成超浅吃水船型。经过对 海岸卸载系统使用需求、总体构成和功能分配的综合分析和系统总体方案的可行 性研究，确定此系统应具备以下使用需求： 1 中小型船舶近岸卸载 战时，将有多种中小型船舶用于海上输送，包括海洋机动渔船、运输船、江 海联运船、集装箱船等。这些船舶虽然装载量较小，但数量巨大、目标小、机动 性好，可完成大量装备、物资和作战人员的海上输送任务。 渔船、运输船等船舶不宜依靠海上过驳系统实施海上卸载，而应根据这些船 天津大学硕士学位论文第一章前言 舶的特点和卸载要求，发展适于近岸浅水区域使用的滚装转运船专门用于此类 船舶卸载。其主要原因，一是中小型船舶吃水小( 3 5 米) ，可以相对靠近海岸， 应考虑在海岸附近卸载，以缩短驳运距离、提高卸载效率；而海上过驳系统作业 水深较大，作业地点需设置在离岸很远的水域，驳运距离大；二是海上过驳系统 主要满足大型船舶的卸载需要，由于资源、经费的限制，不可能编配很大的数量， 难以兼顾大量小型船舶的海上卸载；三是大型船舶装载量大、单船卸载时间长， 中小型船舶单船卸载时间较短，但需频繁进行离靠作业，两类船舶的卸载特点明 显不同，若共用海上过驳系统进行卸载作业，必然严重影响卸载效率。 2 物资卸载 为了满足将来的各种实际需求，部队常常需要大量的后勤物资补给，因此， 物资海上卸载也应是海岸卸载系统着重考虑的内容。 后勤物资主要以件装、箱装和车载滚装的形式进行海上运输。车载物资的卸 载方式可与自行装备相同。件装、箱装物资单件重量小，但数量较大，卸载形式 与自行装备有较大区别。为提高卸载速度，各类船舶的物资卸载应考虑以多种方 式实施：海上过驳系统主要用于大中型船舶卸载；海上机动卸载平台可用于小型 运输船舶卸载；对于具有自卸能力的物资运输船舶，可利用船舶吊机直接向驳运 船卸载。因此，本系统应考虑小型船舶物资卸载的需要。 3 近岸驳运 装备、物资在海上完成卸载后，需要倒载到驳运船上，并利用驳运船驳运到 岸、抵滩上岸。为确保海岸卸载系统正常运行，提高整体卸载效率，系统的卸载 转运、驳运能力应相互匹配。然而，目前我国可用于担负近岸驳运任务的驳运 船数量较少，主要是一些登陆艇，但数量较少，战时又担当冲滩任务，存在很大 的战损风险。 因此，从系统各作业环节能力匹配的角度分析，近岸驳运可能成为海岸卸载 的薄弱环节，为解决这问题，有必要考虑新型的驳运手段，以提高系统的整体 卸载能力。 根据上述分析，确定海上滚装转运平台的使命任务是，在近岸水域完成中小 型运输船、海洋机动渔船、大中型运输船等船舶的海上卸载，并实施装备、物资 的近距离驳运和越滩上陆。 天津大学硕士学位论文 第一章前言 1 3 国内外同类装备的现状、发展趋势及对比分析2 2 m 3 m 4 m 6 瑚m 川3 叫 外军将在自然海岸实施军事装备、物资卸载的过程称为海岸后勤行动，通常 定义为：在两栖作战的战场扩大阶段，在不具备港口设施的无防御海岸，对运载 军事装备、物资和人员的海上运输船舶实施卸载、转运的过程。海岸后勤行动主 要包括卸载、转运、驳运和上陆等几个作业环节，用于实施海岸后勤行动的系列 装备常称为海岸后勤系统。 国外海岸后勤系统的发展以美军最具代表性，已具有了比较完备的海岸卸载 装备体系，其陆军、海军和海军陆战队目前都有实施海岸后勤行动的能力，形成 了一整套完善的联合海岸后勤行动战术、程序和方法。 海岸后勤行动中，各种船舶的海上卸载主要依靠辅助起重船、滚装卸载平台、 气垫船登陆平台、高海情集装箱卸载转运系统等卸载装备实施。值得注意的是， 美英等国海上战略运输主要为跨洋输送，所使用的运输工具以大型运输船舶为 主，因此，上述海岸卸载装备主要针对各种大型船舶，尚缺乏专用于中小型运输 船舶的卸载装备。 用于完成近岸驳运的驳运船主要有l c u 通用登陆艇、l c m 8 机械化登陆艇、 栈桥渡船、l a c v 一3 0 气垫驳运船、l c a c 气垫登陆艇、l s v 后勤支援艇和两栖运输 车辆等。国外驳运装备发展的主要特点是型号众多、可选择性强、性能好，可提 供由船到岸转运的多种手段，满足各种海岸条件的使用需要。此外，美军还发展 了浮式栈桥、高架栈桥、驳船码头等连岸卸载设施以及可携带式浮式防波堤等配 套装备。 根据实际使用情况，海岸后勤系统存在的主要问题是抗风浪性能较差，现有 海岸后勤装备尚限于在2 级海况以下运行。为此，美军在新型卸载装备的研制上 投入大量人力、物力，以实现在3 级海况下实施海岸作业。 根据美军的统计分析，在其全球关键战区，3 级海况出现的时间在5 0 以上， 不能在3 级海况下实施海岸卸载作业将对作战行动构成较大限制，因此，确定其 海岸后勤系统的整体作业条件应达到3 级海况，未来目标是发展可在3 级海况下 使用的联合海岸后勤系统。部分现有卸载装备，如气垫船登陆平台、高海情集装 箱卸载转运系统、气垫驳运船等，已具有在3 级海况下运行的能力。 国内卸载装备的发展主要限于连岸卸载装备，如海上浮码头、海上活动浮码 头等，海上卸载装备则基本处于起步状态。以前曾改装研制了部分海上卸载器材， 但尚难以满足大量船舶海上卸载的需要。近期某单位开发研制了某海上卸载系 统，主要面向小型渔船和运输船的近岸卸载，能够满足一定要求和完成一定条件 下的卸载任务，但由于是初次丌发此类装备，受时间、资金等诸多条件所限，存 天津大学硕士学位论文第一章前言 在如卸载效率不是很高、自身航速比较慢、上甲板转运通道窄、尾部坡道宽度不 充足等不完善的地方。 在借鉴这些经验和教训的基础上，可以进一步开发面向渔船、运输船、集装 箱船的海上机动滚装卸载系统，进一步提高卸载转运效率，提高其自身航行性能 和生存能力。 天津大学硕士学位论文 第二章坞式滚装船型论证 第二章坞式滚装船型论证 2 1 相关船型研究“”“”“ 本船隶属于海上船舶，其任务是在近海浅水域实施倒载作业，自身同时具有 滚装与驳运能力的船只。围内外类似功能船舶很少，和其驳运功能和作业区域类 似的有船坞登陆舰，二者之间有以下一些共同点： ( 1 ) 船坞登陆舰和本船都具有一个人的坞舱，用于容纳登陆艇、栈桥渡船、 车辆等，其长度可以占到船k 的7 0 左右： ( 2 ) 作业区域都位于近岸海域，吃水接近； ( 3 ) 自身都能携带驳运船只，自身具有驳运能力； ( 4 ) 同样大都设有两层甲板，而且上甲板通常都会配备起重机； 船坞登陆舰属于两栖大型战舭，主要用于两栖作战。说具体一点。其主要功 能是将所运载的登陆部队及其所属的各种作战装备航渡至指定海域、尔后再由其 自身携带的高速气垫艇、高速登陆艇、直升机和水陆装甲输送车转送上岸。或利 用人工港口、临时码头输送上岸。这类舭吨位大、装载内容多、能“均衡装载”， 可独立执行中、小规模的两栖作战，是登陆作战，特别是局部两栖战争巾解决岛 礁冲突、越海进攻的有效装备。 由于船坞登陆舰、船坞运输舰等两栖战舰的主船体内都拥有较大的坞舱，其 内可以装载气挚甓陆艇、告诉登陆艇、栈桥渡船、两栖车辆；上甲板可以装载直 升机，能通过这些装备有效、机动、快速地把人员、装备和物资运送到岸上或者 岛礁上。因而，在核武器、预警雷达、精确制导武器出现的今天，登陆与抗登陆 之间的抗衡更加激烈的形势下，船坞臀陆舰和船坞运输舰技术发展趋势更为引人 关注。剥于本系统来说，有很强的借鉴意义。 近年来国外新建的船坞登陆舰坞舱底部大多位于吃水线以上，机舱设在坞舱 下而的区域，烟道布置在舷侧，登陆艇进出坞舱时靠压载海水米调整舰的吃水和 纵倾，坞舱下面和舷侧大多为压载舱。 在l p d 中耿代部分坞舱区域的为1 2 层车辆甲板，其下面为堆放各种器材 的仓库，船的舷倒为登陆兵居住区和仓库等。例如意大利的“s a ng i o r g i o ”级 舰，主船体前面约三分之二为车辆甲板，其下面为机舱、各种仓库和燃油舱等， 其后i 分之一为坞舱区。 国外海军典型船坞登陆舰的总体性能和性能参数比较见表2 1 和表2 - - 2 。 国外海军典型船坞登陆舰的总体性能和性能参数比较见表2 1 和表2 - - 2 。 天津大学硕士学位论文 第二章坞式滚装船型论证 第二章坞式滚装船型论证 2 1 相关船型研究”羽。”2 羽。4 1 本船隶属于海上船舶，其任务是在近海浅水域实施倒载作业，自身同时具有 滚装与驳运能力的船只。国内外类似功能船舶很少，和其驳运功能和作业区域类 似的有船坞登陆舰，二者之间有以下一些共同点： ( 1 ) 船坞登陆舰和本船都具有一个大的坞舱，用于容纳登陆艇、栈桥渡船、 车辆等，其长度可以占到船长的7 0 左右； ( 2 ) 作业区域都位于近岸海域，吃水接近； ( 3 ) 自身都能携带驳运船只，自身具有驳运能力； ( 4 ) 同样大都设有两层甲板，而且上甲板通常都会配备起重机； 船坞登陆舰属于两栖大型战舰，主要用于两栖作战。说具体一点。其主要功 能是将所运载的登陆部队及其所属的各种作战装备航渡至指定海域、尔后再由其 自身携带的高速气垫艇、高速登陆艇、直升机和水陆装甲输送车转送上岸。或利 用人工港口、临时码头输送上岸。这类舰吨位大、装载内容多、能“均衡装载”， 可独立执行中、小规模的两栖作战，是登陆作战，特别是局部两栖战争中解决岛 礁冲突、越海进攻的有效装备。 由于船坞登陆舰、船坞运输舰等两栖战舰的主船体内都拥有较大的坞舱，其 内可以装载气垫登陆艇、告诉登陆艇、栈桥渡船、两栖车辆；上甲板可以装载直 升机，能通过这些装备有效、机动、快速地把人员、装备和物资运送到岸上或者 岛礁上。因而，在核武器、预警雷达、精确制导武器出现的今天，登陆与抗登陆 之间的抗衡更加激烈的形势下，船坞登陆舰和船坞运输舰技术发展趋势更为引人 关注。对于本系统来说，有很强的借鉴意义。 近年来国外新建的船坞登陆舰坞舱底部大多位于吃水线以上，机舱设在坞舱 下面的区域，烟道布置在舷侧，登陆艇进出坞舱时靠压载海水来调整舰的吃水和 纵倾，坞舱下面和舷侧大多为压载舱。 在l p d 中取代部分坞舱区域的为1 2 层车辆甲板，其下面为堆放各种器材 的仓库，船的舷侧为登陆兵居住区和仓库等。例如意大利的“s a ng i o r g i 0 ”级 舰，主船体前面约三分之二为车辆甲板，其下面为机舱、各种仓库和燃油舱等， 其后三分之一为坞舱区。 国外海军典型船坞登陆舰的总体性能和性能参数比较见表2 1 和表2 2 。 天津大学硕士学位论文第二章坞式滚装船型论证 耋罨 虫卅 悃并 耙竹 怄州 晕昧 靶 糍型出 誊芝仲 r 篓：姝 糖r 南 - k 善苇 年计 要 普蓑尝 g 嚣曩萎毒 塞 董善扩 砥毒。叫莅蓦 蝴 鞭 州趔 螭 娄 雏 乓 与艘 瓣 藿 l i ! 廿旺 型越蚺乓 量 p d 蝴 螂蟮i 啦监j 叫蜊 娶如 硝君 苣 昀岷 - r卡 卡掣螗掣的掣昀掣昀 坚栅栅 m枷 曲媒攥蜊 耋 封 剞剖 露匿孽 旧 当 静 毒 茸 静 霉 掰 零 辗蝶 岷 蛾 萋 旺 辱 旺 鹾 饯 翟 戮 錾嚣。 镧掣 鼍、掣犁 舞后昌掣 掣呈掣锸墨 驰i 看誓；冀 瓣蚕l 举苫j 孵 翟o , 3 葺，疆。蓊量葺委= 斗，婚 牡 ，静 蟮 世 坦2 意 番薹錾凿妻 吁- 萎誓j 军牟 耋蓦萋茎霎 霉 瓣妻 p 螂 譬 蟮云譬 肥停 犀 睁 k - 士 菩 多矗球 m l 茕g 一 妻 蔼噩插 耙s 吕 8吕吕 曰 嗣 耸：、吊鞠岛 一 一一 门 一 副 静 蓬 蓊嚣翟 ： 蕃莩喜羹攀 露 窖 蓑莲 萎雒1 6 -，墓晕善髻毳 州面峙，掣匿脯犁茜旺蟮 呵 野 崮 睁 、嗒 器l蔷 静黾架 瞄 謦 嬲i qp 岳 盈 天津大学硕士学位论文第二章坞式滚装船型论证 融 艟 、l 斟 喧 薯重 o 。n 耐 长葛锌 。 苫园葛 嚣卜 h 一 n 一一一 皇 。 g门 ” 萋喜 8 吕 gg昌8龟 均 =墨孽 8 8 量 g营 8 卜 一 均旧 硝詈 岂 霜 d 疆 。8品8r吕吕 蠹 导 察 蟊量 8 雩艉 一 n 一 甚薹 葛 同品吕苌 蹿 v 1 一 n 一 一 n一 一 莲 毒 詈 苹 皇 壹 i 霉 蓍 副副 凿 吾蚕 鱼 等 煞 罔 | 蓁 宣判穗辎 l 笔 蓊 零 童 吾星墨善蒌善委 姚 岂牟 蓦2 篙 副 蕃 藿 蜀 q茸 罱 掣 蓦 蓦 矿 荽 兰 篱 一 薯 葛 耄 詈 们一l 曩 镑蓦宣 墨 驴宝 副 瓣 g 刺 喜墓 o卜 n 四 稍暑 q 口 n 。 口”帕n畸= 口 q口口 出互 8铝 目 同 艘 器 玩 嚣 寄 窀 罐 毪 一一一一一一一 n 一一一一 薯蔷 8”吕吕e；号科8 禽 ：。 8 目 鹃盈岛 燕* 焉舄阁品导r：兮 辑 一 一 一一 卜 门 一一一 寸 一 世 菖 一。 目8吕日8 兽 芎鲁g 叫 晒 剁一 p -晒 一 “。、 “ 冒 一 霞 一 罐车 雹疆g ： 8交&雹 敞8 一一一 劓 一一一一 n 掣瓤 凸 d 口 犀 卜 “ d 砷 d垦 d 吕 口 司 凸口 口口 口凸凸凸口 金z山n _ 嚣 一一一一一一一一 j 一 崔 卜 一凸 叫 盆 。 叫 善 皇 呈 盆 刊 z 盆 g0 = 曲 。 畜g捌 卜 宣 叫 昌 o 口 朝1i美 们 凸 g 匿 捌 吝 o 各 g 目 8 m g苫 o 口 神 b 凸 们一。娶 o 口 高山2 磊圈圈 面薜凄 ：陆 * a圈圈瑚 层甓 础 刊 圈耀 蜩 帕蚺 叮 描 糕蒯积墀 鞫株 恒 8 羹胡f萱州甜霜一剡窘舞剧球。弧砸i擗 天津大学硕士学位论文第二章坞式滚装船型论证 我国船坞登陆舰的基本情况 表2 3 我国船坞登陆舰性能参数 1 型号吨位( t )船长( m )船宽( m )吃水( m )航速( 节)续航力( 海里) 玉岛级 1 2 4 7 58 2 0 71 2 63 11 8 玉亭级 3 4 3 01 1 9 51 6 42 81 83 0 0 0 玉登级 1 4 6 08 71 2 62 2 51 71 5 0 0 玉康级 3 1 1 01 2 01 5 32 9 1 8 3 0 0 0 通过比较和研究可以发现，国外大型船坞登陆舰的尺度较大，国内船坞登陆 舰比较小，其b = 7 8 ，b t = 5 6 ，这和我国海军战略决定的，我国海军 一直处于近海防御性海军力量，主要防卫沿海岛屿，所以其尺度和吨位较国外小， 吃水也小。 2 2 基本船型 为了满足本系统的作业需求，工作母船应该具有滚装、载驳的基本功能，所 以在对类似船型，包括船坞登陆舰、滚装船等进行研究的基础上，确定本船的基 本船型为浅吃水坞式滚装船型。 本船计划设置两层甲板，两层甲板间为坞舱，内部装载一定数量的驳运船， 上甲板为主甲板，设置上层建筑、起重机等，第二层甲板兼作为车辆滚装甲板， 通常情况下，坞舱甲板，即第二层甲板，在航行状态和滚装状态下位于吃水线以 上，机舱设在坞舱下面的区域，烟道布置在舷侧或者设置通往上甲板，登陆艇进 出坞舱时靠压载海水来调整舰的吃水和纵倾，坞舱下面和舷侧大多为压载舱。 2 3 主尺度选择帅2 m 州3 0 2 3 1 船长 由以上船坞登陆舰资料研究可以得到，坞舱可以达到船长底7 0 左右，本船 拟采用的驳运船栈桥渡船的长度为3 6 6 米，为了保证驳运能力，计划在坞舱 内放置六艘栈桥渡船，左右舷各放置三艘，这样三艘栈桥渡船的长度就接近1 1 0 米，按照坞舱占7 0 ，那么本船船长就大约为1 5 6 米左右。另考虑到本船并没有 天津大学硕士学位论文 第二章坞式滚装船型论证 装载登陆人员的功能，其他舱室可以适当减少，所以其船长可以适当降低，大概 在1 5 0 米左右。 2 3 2 船宽 滚装转运平台作为坞式船舶，其船宽也可以借鉴类似船舶的资料。载驳船和 船坞登陆舰一般在中间设计坞舱，在两侧设计压载舱或其他舱室，一般来说，坞 舱宽度大约为船宽的5 0 一7 0 ，例如，在文献【2 2 】中设想中的中国0 7 7 型船 坞登陆舰，其船宽为3 0 米，坞舱宽度为1 6 米。本船拟在坞舱内并排设置两列栈桥 渡船，其宽度和大约为1 5 米，另中间和设计隔离带与通道，这样坞舱宽度接近2 0 米，考虑到本船舱室数量与空间需求不大，可以适当减小两侧舱室大小，另外本 船作业区域吃水较小，为减- j b t ，船宽应控制在3 0 米以内。 2 3 3 吃水 本船的功能是为较大吃水的船只在近岸水域实施物资倒载的，所以本船的作 业区域位于近岸水域，吃水应控制在一个较小的数值。如果假定本船作业海域海 底坡度为2 1 0 0 0 ，其到岸的距离应不大于3 公里，此时其水深应在6 米左右，所 以滚装转运平台的吃水应概大约在5 米左右，另外战时服务对象中有大量的小型 船舶，本船吃水可以考虑减小至4 米左右，在需要时进一步减小距岸距离，这样 可远可近，机动灵活，提高卸载效率。 2 3 4 型深 本船的型深主要考虑的因素有以下几点： ( 1 ) 要满足最小船舶晟小干舷的有关规定： ( 2 ) 要在舷侧安装跳板或舷门，在作业状态下，其高度应该能通过坦克或车 辆，并要和卸载船只搭接高度一致： ( 3 ) 要充分考虑坞舱内高度； 由于吃水可以控制在4 米左右，而舷门高度大约应该在4 米以内，另外，坞舱 内部栈桥渡船高度大约4 米，在坞舱进水状态下，其应浮起一定高度，并且计划 在坞舱内顶部设置一吊车装置，这样其坞舱高度就大约为6 米，加上滚装平台自 身吃水，这样，型深就可暂定为大约为1 l 米左右。 2 35 上层建筑 上层建筑的位置可以分为三种：首部、舯部和尾部，对于本船来说，如果 1 0 天津大学硕士学位论文第二章坞式滚装船型论证 将上层建筑布置在舯部和尾部，则作业区域减小，起重机和携带的浮箱数量也将 减小，上甲板不是贯通的甲板，上层建筑被隔开，在作业时停靠运输船只时，作 业区域太小，作业拥挤。 所以本船计划将上层建筑放置在首部，这样将拥有一个很大面积的贯通作 业区域，极大的方便了倒载和栈桥渡船模块的码放。这样驾驶视野更加开阔，同 时可以清楚了指挥整个作业。 2 4 型线设计2 1 删 造船行业把宽度吃水比大于4 的船型成为超浅吃水肥大型船。与常规船型相 比，阻力明显增大，属于此类的有渡船、滚装船、登陆舰艇、登陆运输船以及一 些内河船舶。本船尺寸比为：三d = 1 6 6 ，b t = 7 - 3 ，属于浅吃水肥大型船，而 对于浅吃水非大型船来说，尤其对于有军事作业用途的工程船舶来说，如何实现 其快速性是一个重要的课题。虽然本船与上述船只有一定的区别，但是有很多共 性的地方，尤其是同属于浅吃水肥大型船舶，在很多方面都可以借鉴这些船舶的 设计经验。 综合国内外的实践经验，对于此类船舶来说，比较理想的型线方式为：尾部 采用双尾鳍结构，尖首加纵流消波。 2 4 1 双尾熊船型的发展 瑞典船模试验池s s p a 在7 0 年代初发表了双尾鳍船型船模试验文章。此后，国 外开发了大吨位的经济性较高的双尾艚型浅吃水肥大船。如法国在】0 9 年建造的 5 5 万吨油船、西班牙的万吨级滚装船、日本三菱公司的1 0 万吨超浅吃水油船、日 川i 崎重工的超宽超浅吃水重货运输船等。有关双尾鳍型的研究文章也屡见发表。 国内，s d a r i 对双尾储船型的研究起步较早，于1 9 7 8 年设计建造了双尾鳍型 的3 万吨煤船此后又进行了十多型双尾储船舶的研究设计，取得了可喜的成绩。 浅肥船的阻力成分中粘性阻力占了绝大部分，但因浅肥船的湿面积比常规船 大，难以减少摩擦阻力。另外由于l b 及b t 大，导致进流角和去流角都较大， 使形状，阻力增加很多。浅肥船的发展提出了线型设计的新课题。 后体线型设计成双尾鳍线型可将一个丰满的尾改成两个并排的较瘦的尾，使 去流段百分数增加、去流角大大减少，基本上不再发生流线分离现象。另外它使 尾部流线从向上斜流的方向改为纵流方向，也使阻力减小。两尾鳍之间形成的隧 道把前体折角线引导来的水流经舭部很流畅地流向两只螺旋桨，消除了浅肥船容 易产生的舭涡，既减阻又因螺旋桨供应充足来流而提高推进效率。 天津大学硕士学位论文 第二章坞式滚装船型论证 舱模试验得到的双尾鳍船型的剩余阻力系数g 比常规双桨船低得多，比同 尺度、同系数的优秀单桨线型还低，其主要原因在于双尾鳍船型的形状阻力减少 得很多。在船模试验和实船营运中可以看到双尾鳍船型的尾部水面仅稍有涟漪、 无尾波。 2 4 2 双尾艚船推进性能 双尾鳍相当于两只单桨尾，每只桨只承担一半负荷，所以可以充分地利用低 转速大直径桨，比单桨船获得更高的敞水效率。另一方面，双尾鳍线型最突出 的优点是可以将尾赠与隧道的线型配合设计好，在桨前方形成一股向外旋或向内 旋的预旋流，更使螺旋桨效率提高。因而采用内旋桨可获得较常规双桨船高得多 的伴流( 由于较大的周向伴流的影响) ，而推力减额t 不比常规双桨船的大，这样 就提高了船身效率矾若将尾鳍术端线型设计得很好可以使相对旋转效率叩，接 近于l 。因此，双尾鳍船型的总推进系数q p c 可以接近或超过单桨船的水平。 图3 1 双尾鳍型线图( 左右对称) 2 4 3 尖首、纵流消波加双尾鳍组合式船型 尖首、纵流消波加双尾鳍组合式船型为七o a 研究所为开发海军第二代登陆 舰艇而开发的一种新船型。也是在总结第一代登陆舰艇船型设计的基础上吸收国 内外研究成果，将纵流消波船型与双尾鳍船型有机结合的一种组台式船型。它克 服平头压浪船型在风浪中砰击严重的缺点。保持了纵流消波和双尾鳍船型降阻节 能的优点。进一步提高了登陆舰艇的总体性能。从交船试航和实际使用的情况来 看，它具有以下几点好处： 1 ) 阻力低，有明显的节能效果； 2 ) 伴流分布均匀，船尾振动小； 3 ) 耐波性好，风浪中的失速也小； 4 ) 从船型上提供了螺旋桨、舵的有效保护； 天津大学硕士学位论文 第二章坞式滚装船型论证 5 ) 采用双尾鳍，降低了主机的安装高度。在空间一定的情况下，降低了机 舱高度，扩大车辆大舱的装载面积和装载容积，有效地提高了登陆舰艇的战术、 技术性能。 表2 4 两艘登陆舰性能对比 序号项目第二代中型登陆舰第一代中型登陆舰 l 总长( m ) 8 7 0 3 7 9 0 0 2 型宽口) 1 2 6 01 0 5 0 3 中部型深g ( m ) 6 9 56 5 0 4 设计吃水瓦) 2 2 5 1 9 0 5 设计排水量a ( t ) 1 4 6 0 01 0 4 2 0 6 设计航速( 砌) 1 7 01 6 5 7 试航速度矿+ s ( 砌) 1 7 4 71 7 o 8 主机功率m h ，( k w ) 2 1 7 6 5 02 1 9 8 5 0 9 设计装载量w ( t ) 2 5 0 01 5 0 o 1 0超载时装载量w f f )8 0 0 06 0 0 0 l 】车辆大舱尺度8 0 8 3 1 57 4 6 x3 8 0 1 2 车辆大舱面积s ( m 2 ) 4 4 42 6 0 1 3 车辆大舱容积v ( m 3 ) 1 5 3 28 3 2 1 4登陆兵固定床位( 只)1 7 9 8 0 1 5 续航力巡航速度m i l e 砌) 1 5 0 0 1 41 0 0 0 1 4 1 6装载系数 k = 设计装载量设计排水量 0 1 7 lo 1 4 9 k 、= 超载最大装载量最大排 0 3 6 9 5o 2 1 6 水量 由表中我们可以看到，第二代中型登陆舰的设计排水量比一代增加了4 1 8 吨，约占后者排水量的4 0 1 。在尺度方面，l b j = 6 8 6 ，l = 6 1 9 ，在阻力 方面，由于二代采用了尖首双尾鳍线型，与第一代相比，要节能3 2 。 天津大学硕士学位论文第二章坞式滚装船型论证 如下 图2 1尖首、纵流消波加双尾鳍组合式船型 图2 2 船型伴流分布 结合以上实际经验，本船拟采用尖首、纵波消流的双尾鳍结构。基本型线图 天津大学硕士学位论文 第二章坞式滚装船型论证 盏巍蒜i l 黧；w _ w l * i o ； * 评j解衙 ! ：阡i | 爷*书鞠 懂 r 卅 hi 州、 h 、，、j ! 。f 性 谛 l i 川 j 9啦 胜蛙些孽 陛燃挞熟 团 副 斗丢 张 * 口毫 雾 要一 ；：j 鬓奠雏豁蕺；：j警蜚 天津大学硕士学位论文 第二章坞式滚装船型论证 2 5 舱容计算 本计算的目的是得到当滚转平台在作业水域展开作业，压载下潜来释放栈桥 渡船时的压载舱容积大小，为以后压载作业设备的选择提供依据。 压载舱布置图如下： 兰塑扛。一 压t 釉t n ) 压羲步巷t 些】压戴步 谮【机一口 甄卜“ 躲台“n )压载永呛2 ，伽压羲j q 、。、j 各压载舱容积如下表 表2 5 各压载舱容积 图2 4 压载舱布置图 r 压载球仓斗 压载舱容积v ( m 3 ) 1 # ( 左右) 2 0 0 5 0 1 2 # ( 左。右)2 3 3 2 5 2 3 # ( 左，右) 2 1 9 9 6 1 4 # ( 左右) 1 5 5 4 2 2 5 # ( 首尖压载舱) 5 7 9 3 2 6 # ( 尾左，右) 8 5 6 5 4 5 0 0 t j 曦3 t 总压载容积v ( m 3 ) 8 7 5 6 3 3 4 5 0 0 水线以下总压载水重( t ) 9 0 2 7 7 7 6 3 7 5 0 水线排水量5 = 8 1 6 7 - 1 7 1 ，4 5 0 0 水线对应排水量= 1 0 5 8 9 1 7 t ，如果作 业增加吃水的话，需要增加的压载水量为2 4 2 2 n 屯。具体压载采用均衡压载，保证 船的纵倾和横倾。 天津大学硕士学位论文 第三章系统原理研究 第三章系统原理研究 3 1 栈桥渡船的下水研究 3 1 1 坞舱内栈桥渡船下水 本滚装转运船设有一个很大的坞舱，可以装载栈桥渡船六艘，其中左右各三 艘。这些栈桥渡船作为自带驳运船只，承担着第一批车辆物资倒载的任务。这就 需要栈桥渡船可以高效可靠的下水，来实施驳运作业。 在大部分登陆舰和载驳船上，登陆艇或驳船下水采取的基本方式都是通过调 整母船的吃水来实现的。由德国研制的主要用于载运内河和沿海驳船的新型载驳 船“越海升降船”( t s l ) 就是采用此方法。 本系统的栈桥渡船下水设计方案是：在滚装转运船到达作业海域后，打开尾 门，通过压载调整吃水，使坞舱内水深达到栈桥渡船的吃水要求，然后栈桥渡船 在自身动力和辅助器材的牵引下鱼贯驶出坞舱。当栈桥渡船都驶出以后，再排出 压载水，调整吃水满足滚装卸载作业要求。这样不需要额外的起重设备，也不需 要在坞舱内设计升降平台。坞舱内栈桥渡船的装载及下水如图3 - 1 所示： ? 匪i i “4 4 “ i 。 图3 一l 坞舱内栈桥渡船下水示意图 l 天津大学硕士学位论文 第三章系统原理研究 3 1 2 上甲板栈桥渡船( 模块) 下水 甲板上可以装载多个浮箱，这些标准模块化浮箱可以作为未来海岸卸载浮式 通道的单元，也可以在任何需要的时候直接在甲板上进行拼装，组成栈桥渡船。 例如，在紧急任务下出航，可以边航行边实施拼装，到达指定作业海域后，就需 要将这些栈桥渡船放入海中实施登陆转运任务。所以，需要对栈桥渡船下水方案 进行一个周密的考虑，保证在现有条件下，以较低的成本实现快速有效的入水。 参考国内外相关信息并结合当前实际情况，有以下几种可行下水方案可供选择： 3 1 2 1 直接由吊机放入舷侧水中 此方案是借助于作业船本身配备的四六台吊机实施的，如图所示： 图3 2 栈桥渡船用吊车直接吊放下水 基本流程为：首先浮箱沿船长方向拼装为栈桥渡船，此时栈桥渡船位于上甲 板靠近一舷，然后，应用此舷侧的两台吊机将栈桥渡船同时起吊，吊到一定高度 后移动吊臂，将栈桥渡船移出舷外后，下放到水中。 此方案的优点是直接借助了现有设备，不需要配备额外的设备，下水速度快， 简单可靠。同时也存在着一定的缺点，首先是占用了吊机，相对而占，栈桥渡船 下水需要的时间比较长，在这个时间段内，此舷侧吊机不能用于其他渔船、运输 船的物资卸载。第二，由于栈桥渡船拼装完毕后，其总重量达到1 3 5 吨，考虑到 动载荷因素，安全起见，预计每台吊机起吊能力至少需要达到7 5 吨左右，这样一 个重量太大。由于本船所配备吊车主要任务是用于渔船、运输船车辆物资的卸载 转运，而一般坦克的最大重量也不过4 0 多吨。如果采用大吨位吊机，必然会使得 吊机尺度加大，或者使作业区吊机拥挤，或者需要减少吊机数量。从成本的角度 考虑，在预算有限的情况下，安装多个昂贵的大吨位吊机是不经济的。 ：、| ， 一 、 一 j。 。，。j 一 列、。湖澎 j蕊，j。 天津大学硕士学位论文第三章系统原理研究 一鬻、iii、? 这个方案基本思路为在甲板上沿船长方向设置行车，在尾部设置一个可以旋 转向尾部展开的支架，当栈桥渡船拼装完毕后，用行车将起吊起，行车沿轨道运 动携带渡船离开船尾后，将其下放到水中。 此方案不需要使用吊机，吊机和渡船的下水相互间的影响很小，而且行车相 对便宜，便于操作。但是由于本船尾部设有悬伸体，尽管悬伸体可以收起，但是 栈桥渡船下水存在与其碰撞的危险。另外，如果烟筒等设在尾部，也将产生冲突。 3 12 3 在甲板上设置纵向行车，由舷侧下水 此方案和上一个方案类似，只是行车设施方向和栈桥渡船下水部位不同。示 意图如下： ；辩： 图3 4 用行车舷侧下水 天津大学硕士学位论文第三章系统原理研究 基本方案情况为：沿船宽方向设计行车，在船宽外的行架可以旋转进来，平 时不会影响其他运输船只的靠泊和车辆的吊装。在梁架之间作为模块的拼装作业 区域，使用起重机将模块吊放在此区域后，借助于行架移动模块到精确位置，完 成栈桥渡船拼装。然后行车携带栈桥渡船运动至舷侧外大约8 米，下放渡船至海 面，完成下水作业。 相对而言，此方案的优点在于： ( 1 ) 移动距离短，下水时间少； ( 2 ) 下水不占用其它系统，如吊装系统、滚装系统的通道，作业相对独立 性好，不会影响整个卸载系统的的作业效率； 缺点在于： ( 1 ) 需要在上甲板布置一定的额外设备，成本需要大大增加； ( 2 ) 梁架尺寸跨度较大，沿船宽方向大约3 8 米，沿船宽方向大约4 0 米，而 且需要栈桥渡船本身重量大约为1 3 0 吨，所以结构上需要考虑的问题比较多。 3 1 2 4 从上甲板吊放到坞舱拼装后下水 基本的原理是：上甲板作为模块的堆放场地，码放2 3 层栈桥模块。在上甲 板两舷各设置开两个大型舱口，用起重机将三组模块一起吊放下坞舱甲板，在坞 舱甲板上设置滑道或者其他限位装置，然后将三个模块组，共九个模块拼成标准 栈桥渡船，也可以根据需要，任意选择模块组的拼装数量，组